数字化工厂与传统工厂的本质区别是，在制造过程中依据的是数字量即模型，而不是模拟量；而传统工厂在产品研发和制造过程中依据的则是模拟量，就是图纸。

自从200多年前英国人发明了蓝图制图标准之后，工业领域一直都是采用蓝图进行产品设计，再根据蓝图制定生产工艺，根据生产工艺、生产计划生产出合格的产品。整个生产制造过程传递的都是模拟量。

就航空工业而言，1982年我在西安阎良第一飞机设计研究院（简称“一飞院”）任职，当时生产的“运7”飞机是50～60座，平均一个零件需要2.6件工装，制造材料都是金属，总共有几十万个结构件和标准件，需要大量的图纸，可想而知整个飞机生产制造和运维的难度有多大。

数字化技术使得在生产制造过程中的传统工装被通用工装和柔性工装代替，目的是实现零工装、无型架，由此带来产品设计、仿真、工艺设计、加工、试验、维修和管理的全面数字化，也就是基于三维标注技术MBD的全数字化。以MBD为中心的全数字化奠定了现代工业体系的基础。

数字化技术的应用催生了数字化工厂。那广义的数字化工厂是指什么呢？它指的是全产品数字化、全过程数字化、全产业链数字化、全价值链数字化，这也是数字化工厂应有的真正内涵。其中，产品的全数字化指的是产品全生命周期的数字化，这不仅包括零件的全数字化，还包括每个零件的几何数据数字化，以及设计研发、材料数据、生产加工、质量检测、试验试制、批产交付、维护维修全过程的数字化。

而狭义的数字化工厂主要是指生产过程数字化，而不包含产品研发和工艺设计等方面的数字化。这是因为中国存在着大量的代工厂，承担的基本是为国外转包生产的环节，所以造成了认知的局限性。因此，从实际意义来说，广义的数字化工厂才是真正的数字化。(www.daowen.com)

制造业一般有三大技术，即设计、试制和试验。传统的产品研制方法是爱迪生的试错法，先设计后试制，再做试验；根据试验来检测产品的功能和性能，不合格则返回修改设计、修改工艺，而后再试制，再做试验；进行多轮反复迭代，直到产品满足设计的功能和性能为止。

20世纪90年代初的制造业信息化工程就是在产品设计、试制和试验过程中使用单元软件，但这只是实现了制造业的信息化，而不是数字化。而代表新工业革命技术体系的核心便是在虚拟环境中完成产品的设计、试制和试验，并利用虚拟环境来指导生产和试验。这就体现了制造业数字化的特点应是集虚拟和实物于一体的（图1）。

在虚拟环境中，从产品方案的初步设计到详细设计的全过程都是数字化的，形成了虚拟样机后放在计算机上。例如，在初步设计和详细设计之间快速传递和转移就是通过高速的网络传递来实现的。在计算机上设计的样机可以做产品的分析仿真，以及工艺、工装的设计和仿真，最后做产品装配的仿真，这样就形成了全数字样机，而后在数字样机上便可以进行虚拟的试验验证。这个闭环包含了九个环节，试想如有数百个人同时参与研制一个产品，只要有畅通的高速网络，那么每个环节的任何人员都可以进行协同设计，无地域限制。这便是虚拟环境的好处，可以在该环境中反复设计产品、分析工艺、装配试验、分析问题、找出问题，再不断反复迭代，从而解决各个环节上出现的设计问题、工艺问题、封装问题、装配问题和试验问题。

当我们在虚拟环境中完成产品设计、试制和试验之后，就能够指导在现实环境中建立实物生产线，现在可以是数字化的生产，未来还可能往智能化方向发展。虚拟产品的试验可显著缩短周期及实物样件的试制过程，因为在虚拟环境中进行了大量的虚拟仿真与调试之后，现实环境中就只需要做验证性试验，试验次数也可大量减少。

图1　制造业三大技术